CN113130109A - 一种处理核泄漏污染物的应急装置及应急方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理核泄漏污染物的应急装置，包括注废气系统、注废水系统、水洗桶、废气过滤系统和废水过滤系统。根据本发明提供的处理核泄漏污染物的应急装置，可高效去除废气中的放射性污染物，并可同时处理核泄漏事故后的废气和废水，具有实时自动更换吸附材料、处理效率高、能够承担应急任务等诸多优点。

Description

一种处理核泄漏污染物的应急装置及应急方法

技术领域

本发明涉及一种处理核泄漏污染物的装置，特别一种处理核泄漏污染物的应急处理装置，属于环境保护领域。

背景技术

随着工业的不断发展，环境问题日益严峻，保护生态环境已经成为人类面临的一个重要议题。核能的不断开发和核技术的广泛应用，沿海核电站和船用核动力桶排放的核废物，以及核事故造成的核泄漏对大气和海洋环境，甚至人类社会产生了巨大的破坏，其影响可长达几百年乃至数千年，甚至更长的时间。大部分国家都已把防止和控制大气和海洋核污染作为人类面临的一项重要任务。因此，提升环境安全保障能力，减少大气和海洋中放射性污染意义重大。

沿海核电站发生严重事故后，会造成堆芯熔化，甚至发生氢气爆炸，毁坏核设施，造成严重的放射性泄漏事件。含有放射性的气溶胶泄漏入大气，造成严重的大气放射性污染；含有放射性物质的冷却水或泄漏流入海洋，或被排入海洋，都会造成严重的海洋放射性污染。这种污染不仅时间长、范围广，而且后果复杂严重。含有放射性物质的废气和废水进行处理后再排入大气和海洋对保障大气和海洋环境十分重要。

现有的放射性核素废气废水处理装置，大多只是单独处理废气或废水，不能同时处理；其中，现有的废气处理装置大多采用活性炭作吸附材料，吸附能力易受废气温度、压力、湿度的影响，此外，活性炭作为易燃材料，要监控其温度，做好防火消防措施。更换下来的活性炭要作为放射性易燃物处理，处置成本高。常规延滞处理工艺仅依靠上游气源压力通过整个系统，导致系统运行压力低，吸附剂对气体吸附系数低，废气的延滞时间短，不适宜处理气流量大的废气。核泄漏事故时，短时间内产生大量放射性废气，传统废气处理系统不适用。现有的废水处理系统，针对放射性高的废水进行树脂交换或蒸发处理。蒸发器运行、维修成本高；效率不稳定，受表面活性剂、有机物的影响。紧急工况下，废气、废水处理系统不能自动更换吸附材料。

因此，亟待设计一种能够自动换料的，能够处理核事故中产生的大量废气、废水的一种应急装置。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，开发了一种处理核泄漏污染物的应急装置，包括注废气系统、注废水系统、水洗桶、废气过滤系统和废水过滤系统。

注废气系统1具有核废气入口11和废气缓冲存储箱12，在核废气入口11与废气缓冲存储箱12之间设置有第一放射性检测仪表18，以检测核废气的放射性强度，在所述核废气入口11和废气缓冲存储箱12之间，设置有热交换器13，使得核废气在进入装置时被冷却。

注废气系统1通过废气通道14与水洗桶2相连，所述废气通道14有两条，在两条废气通道14上都设置有废气通道阀门15，在其中一条废气通道14上设置有气泵16。

水洗桶2中设置有冷却单元22，使得核废气在水洗桶2中被冷却。

所述冷却单元22包括由多根管道组成的管道层221。

在所述水洗桶2底部设置有搅拌装置或在水洗桶2内侧底部设置有蛇形排放管道21，使得核废气能够与水充分接触，

在水洗桶2的下端，设置有水洗排水管23，在水洗桶2的顶端，设置有水洗原料罐25和水洗执行机构26，使得水洗桶2中的水能够更换。

所述废气过滤系统3包括废气过滤箱31、废气过滤原料罐32、废气过滤执行机构33和废气过滤填料收集箱34。

在废气过滤箱31中放置有吸附材料，使得废气过滤箱31能够吸附核废气中的放射性物质。

废气过滤箱31能够将使用过的吸附材料排放到废气过滤填料收集箱34中，废气过滤原料罐32中的吸附材料能够排入到废气过滤箱31中。

所述注废水系统4包含废水缓冲存储箱42，在所述废水缓冲存储箱42中设置有废水热交换板421，使得核废水温度能够降低。

所述废水热交换板421表面具有凸起4211，热交换板421截面呈波浪状，使得废水热交换板421与核废水的接触面积更大。

废水缓冲存储箱42通过废水通道43与废水过滤系统5相连，所述废水通道43有两条，在两条废水通道43上都设置有废水通道阀门44，在其中一条废水通道43上还设置有水泵45。

所述废水过滤系统5包括废水过滤箱51、废水过滤原料罐52、废水过滤执行机构53和废水过滤填料收集箱54。

废水过滤箱51能够将使用过的吸附材料排放到废水过滤填料收集箱54中，废水过滤原料罐52中的吸附材料能够排入到废水过滤箱51中。

在所述废水过滤填料收集箱54底部，设置有废水回流管道56和换料滤水收集箱57，使得废水过滤填料收集箱54中的废水能够回流到废水缓冲存储箱42。

本发明还提供了一种处理核泄漏污染物的应急方法，在核泄漏时能够同时对核废气和核废水进行应急处理，其中，核废气处理包括以下步骤：

步骤11、核泄漏事故发生后，泄漏废气通过管道经过热交换器13进入废气缓冲存储箱12；

步骤12、若泄漏气体压力较大，无气泵16的废气通道14在压力作用下开启，若泄漏压力较小，气体仅通过带有气泵16的废气通道14；

步骤13、废气进入水洗桶2，经水洗后，进入废气过滤箱31中，氙、氪等放射性核素被收集，经过处理后的废气排入大气；

步骤14、根据第一放射性检测仪表18和第二放射性检测仪表28的测量值，通过水洗执行机构26控制水洗排水阀24打开，水洗桶2内废水进入废水缓冲存储箱42，关闭水洗排水阀24，水洗执行机构26控制水洗原料罐25内的水注入水洗桶2；

步骤15、根据第二放射性检测仪表28和第三放射性检测仪表312测量值，如测量值超过预设值，则废气过滤执行机构33控制废气过滤箱排放阀35开启，使用过的吸附材料进入废气过滤填料收集箱34，废气过滤箱排放阀35关闭，废气过滤原料罐32内的吸附材料在废气过滤执行机构33的控制下进入废气过滤箱31；

核废水处理包括以下步骤：

步骤21、核泄漏事故发生后，核废水通过核废水入口41进入废水缓冲存储箱42，

步骤22、若泄漏废水压力较大，废水仅流过无水泵45的废水通道43，若泄漏压力较小，带有水泵45的废水通道43开启；

步骤23、废水进入废水过滤系统3，进入废水过滤箱51中收集铯、锶、钴等系列核素，最终排出；

步骤24、根据第四放射性检测仪表46和第五放射性检测仪表512的测量值，如果测量值超过预设值，废水过滤执行机构53控制废水过滤箱排放阀55开启，使用过的吸附材料进入填料收集箱36，废水过滤箱排放阀55关闭，废水过滤执行机构53控制吸附材料从废水过滤原料罐52进入废水过滤箱51；

步骤25、废水过滤填料收集箱54中过滤出来的废水进入换料滤水收集箱57，经过回流水泵561，注入废水缓冲存储箱42。

本发明提供的一种处理核泄漏污染物的应急装置能够取得以下有益效果：

1.根据本发明提供的处理核泄漏污染物的应急装置，装置设有水洗桶，可高效去除废气中的放射性污染物，同时水洗桶内废水可直接进入废水处理系统进行处理；

2.根据本发明提供的处理核泄漏污染物的应急装置，可同时处理核泄漏事故后的废气和废水；

3.根据本发明提供的处理核泄漏污染物的应急装置，废水、废气处理箱和水洗桶均设有原料罐和执行机构，可以实时自动更换吸附材料，保证处理效率；

4.根据本发明提供的处理核泄漏污染物的应急装置，具有废气缓冲存储箱和废水缓冲存储箱，对流量和压力有缓冲作用。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的一种处理核泄漏污染物的应急装置结构示意图；

图2示出根据本发明一种处理核泄漏污染物的应急装置注废气系统结构示意图；

图3示出根据本发明一种处理核泄漏污染物的应急装置中水洗桶结构示意图；

图4示出根据本发明一种处理核泄漏污染物的应急装置中水洗桶结构示意图；

图5示出根据本发明一种处理核泄漏污染物的应急装置中蛇形排放管道结构示意图；

图6示出根据本发明一种处理核泄漏污染物的应急装置中废气过滤系统结构示意图；

图7示出根据本发明一种处理核泄漏污染物的应急装置中注废水系统结构示意图；

图8示出根据本发明一种处理核泄漏污染物的应急装置中废水缓冲存储箱结构示意图；

图9示出根据本发明一种处理核泄漏污染物的应急装置中热交换板结构示意图；

图10示出根据本发明一种处理核泄漏污染物的应急装置中热交换板截面示意图；

图11示出根据本发明一种处理核泄漏污染物的应急装置中废水过滤系统结构示意图。

附图标号说明：

1-注废气系统；

11-核废气入口；

12-废气缓冲存储箱；

13-热交换器；

14-废气通道；

15-废气通道阀门；

16-气泵；

17-压力表

18-第一放射性检测仪表；

2-水洗桶；

21-蛇形排放管道；

211-废气排放孔；

22-冷却单元；

221-管道层；

222-管道层进水管；

223-管道层出水管；

224-交换管道；

23-水洗排水管；

24-水洗排水阀；

25-水洗原料罐；

26-水洗执行机构；

27-水洗桶进气阀；

28-第二放射性检测仪表

3-废气过滤系统；

31-废气过滤箱；

311-废气排出管道；

312-第三放射性检测仪表；

313-废气过滤箱进气阀；

32-废气过滤原料罐；

33-废气过滤执行机构；

34-废气过滤填料收集箱；

35-废气过滤箱排放阀；

4-注废水系统；

41-核废水入口；

42-废水缓冲存储箱；

421-热交换板；

4211-凸起；

43-废水通道；

44-废水通道阀门；

45-水泵；

46-第四放射性检测仪表；

5-废水过滤系统；

51-废水过滤箱；

511-废水排出管道；

512-第五放射性检测仪表；

52-废水过滤原料罐；

53-废水过滤执行机构；

54-废水过滤填料收集箱；

55-废水过滤箱排放阀；

56-废水回流管道；

561-回流水泵；

562-回流阀门；

57-换料滤水收集箱。

具体实施方式

下面通过附图和优选实施方式对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本发明，提供一种处理核泄漏污染物的应急装置，如图1所示，包括注废气系统1、水洗桶2、废气过滤系统3、注废水系统4和废水过滤系统5，

所述注废气系统1具有核废气入口11，用于连接核废气，如图2所示，核废气入口11与废气缓冲存储箱12相连，核废气入口11与废气缓冲存储箱12之间还具有第一放射性检测仪表18，用以检测核废气的放射性强度。

发明人发现，核泄漏时会产生大量废气，产生的废气具有较大的压力和流量，所述废气缓冲存储箱12用于缓冲核泄漏时废气的压力和流量。

所述废气缓冲存储箱12具有较大的内部空间，使得其能够储存一定量核废气。

进一步地，在所述核废气入口11和废气缓冲存储箱12之间，还设置有热交换器13，使得核泄漏时的废气温度能够快速降低，从而延长装置的使用寿命，并且能够达到降低废气压力，提高缓冲效果的目的。

在一个优选的实施方式中，所述热交换器为板壳式换热器，板壳式换热器具有耐热、耐压、不易泄漏、传热效率高等优点，适用于气体热交换环境。

根据本发明，所述注废气系统1还包括与水洗桶2连接的废气通道14，

进一步地，所述废气通道14有两条，在两条废气通道14上都设置有废气通道阀门15，在其中一条废气通道14上还设置有气泵16。

两条废气通道14的设计，使得装置能够应对不同核泄漏压力，

当核泄漏压力较大，例如核泄漏初期，使用无气泵16的废气通道14，作为废气缓冲存储箱12与水洗桶2的连接通道，此时，废气缓冲存储箱12内压力较大，核废气在压力作用下流入水洗桶2；

当核泄漏压力较小，例如核泄漏末期，使用有气泵16的废气通道14，作为废气缓冲存储箱12与水洗桶2的连接通道，此时，废气缓冲存储箱12内气压较小，核废气向水洗桶2流动的速度较慢或无法有效的向水洗桶2流动，需要开启气泵16，对废气进行抽取，从而有使得所有产生的核废气能够及时快速的处理完毕。

更进一步地，在所述废气缓冲存储箱12与废气通道14之间还设置有压力表17，所述压力表17能够测量废气缓冲存储箱12或废气通道14内部的压力，并以此判断使用哪条废气通道14，在一个优选的实施方式中，所述压力表17上设置有控制芯片，并与废气通道阀门15和气泵16相连接，使得装置能够根据测得的气压值控制废气通道阀门15和气泵16的开闭，从而自动选择使用哪条废气通道14，

更优选的，所述废气通道阀门15为电磁阀，使得开闭能够通过电信号精确控制，所述气泵16为真空抽气泵，使得废气缓冲存储箱12能够形成负压，以在核装置不在发生泄漏后，将废气缓冲存储箱12内的所有核废气全部抽出处理。

所述水洗桶2用于对核废气进行过滤及冷却，在水洗桶2内部具有水，所述废气通道14连接于水洗桶2底部，使得废气经过水的清洗后能够去除气体中的颗粒物和放射性污染物，并降低温度，

在一个优选的实施方式中，在水洗桶2底部设置有搅拌装置，使得废气通道14排出的废气在水洗桶2底部被打散，从而起到更好的清洗效果，

在另一个优选的实施方式中，如图3～5所示，在所述水洗桶2内侧底部设置有蛇形排放管道21，蛇形排放管道21的一端与废气通道14相连，在所述蛇形排放管道21上均匀的设置有废气排放孔211，蛇形排放管道21的蛇形盘绕设计，使得从废气通道14排出的废均匀的排放在水洗桶2内，大量的废气排放孔211起到打散气体，进而起到分散气体的作用，使得废气能够与水充分接触，从而使得水洗的效果更好。

核泄漏时废气具有较高的温度，通常在千度以上，高温不利于后续的吸附处理，发明人发现，在废气高温的状态下，无论是采用物理吸附亦或是采用化学吸附废气中的放射性污染物，其效率都较为低下，并且吸附材料容易达到饱和状态，造成吸附材料的浪费，

在本发明中，发明人在水洗桶2中加入了冷却单元22，使得废气经过水洗桶2后能够快速冷却，令人惊喜的是，在使用蛇形排放管道21令废气充分分散的状态下配合冷却单元22，可以使废气温度降低到100℃以下，从而解决后续吸附处理低效的难题。

优选地，在本发明中，所述冷却单元22包括由多个管道层221，如图3所示，所述管道层221具有管道层进水管222、管道层出水管223和交换管道224，交换管道224具有多根，设置在水洗桶2内，使得冷却单元22与水洗桶2内的水充分接触，多根交换管道224连通管道层进水管222和管道层出水管223，如图4所示，管道层进水管222和管道层出水管223穿过水洗桶2的筒壁，通过对管道层221内不断供应冷水，实现对水洗桶2内水温的降低，从而实现废气的冷却。

更进一步地，所述管道层221具有多层，均匀分散在水洗桶2上。

在一个优选的是实施方式中，在所述水洗桶2中还设置有温度传感器，以控制通过管道层221的冷水的流量，当温度传感器检测到的温度高于预定值时，增大通过管道层221的冷水流量，使得水洗桶2内温度降低速度更快。

在一个优选的实施方式中，在所述通过管道层221的冷水中添加有冷凝剂，使得管道层221的热交换效率更高。

水洗桶2中的水在清洗废气一段时间后会出现清洗能力下降或清洗能力达到饱和，无法有效的对废气进行清洗，此时，水洗桶2中的水已变成含有放射性污染物的废水，需要对水洗桶2中的水进行更换。

在水洗桶2的下端，设置有水洗排水管23，以在更换水洗桶2内水时方便排出废水，在水洗排水管23上，设置有水洗排水阀24，以控制排水过程。

在一个优选的实施方式中，所述水洗桶2底部为半球形，以方便水洗桶2内部废水的排空。

在水洗桶2的顶端，还设置有水洗原料罐25和水洗执行机构26，所述水洗原料罐25存放有水洗桶2所需要的水，所述水洗执行机构26为能够将水洗原料罐25中水定量排放到水洗桶2中的结构，

在一个优选的实施方式中，所述水洗执行机构26包括电磁阀及流量计，电磁阀和流量计的配合，使得每次排入水洗桶2中的水量相同。

进一步地，在所述水洗桶2与废气通道14之间设置有水洗桶进气阀27，以在水洗桶2更换水时关闭废气的进入。

在本发明中，核废气经过水洗桶2水洗后，从水洗桶2的上端流出，并流入废气过滤系统3。

进一步地，在所述水洗桶2与废气过滤系统3之间，还具有第二放射性检测仪表28，

更进一步地，所述水洗执行机构26能够根据第一放射性检测仪表18和第二放射性检测仪表28的值确定是否需要对水洗桶2中的水进行更换，若需要更换，则控制水洗桶进气阀27关闭，并控制水洗排水阀24打开，排出水洗桶2中的废水，排水完成后，水洗执行机构26将水洗原料罐25中的水排入水洗桶2中，并打开水洗桶进气阀27，继续对核废气进行水洗。

在一个优选的实施方式中，当第一放射性检测仪表18测量的温度与第二放射性检测仪表28测量的温度差大于50度，则对水洗桶2中的水进行更换。

在一个优选的实施方式中，所述水洗执行机构26还能够根据水洗桶2中的温度传感器数值确定是否需要对水洗桶2中的水进行更换，当水洗桶2中的水温度过高，持续不能冷却时，即对水洗桶2中水进行更换，以便快速降低废气的温度。

所述废气过滤系统3，如图6所示，包括废气过滤箱31、废气过滤原料罐32、废气过滤执行机构33和废气过滤填料收集箱34。

所述废气过滤箱31为密闭结构，在废气过滤箱31中放置有吸附材料，在废气过滤箱31的底部，具有与水洗桶2相连接的管道，在废气过滤箱31的顶部，设置有废气排出管道311，使得经水洗桶2水洗后的核废气能够流入废气过滤箱31底部，经过吸附材料吸附废气中含有的放射性污染物后从废气排出管道311排出，

核泄漏时总会伴随产生大量的废气，常规的废气过滤箱对放射性污染物的吸附量是有限的，根本无法完全吸附，设置太多的废气过滤箱又会占用大量的空间，并且造成物资的大量浪费。

针对此，发明人在废气过滤系统3中设计了废气过滤原料罐32、废气过滤执行机构33和废气过滤填料收集箱34以解决此问题。

所述废气过滤填料收集箱34用于盛放吸附过放射性污染物的吸附材料，在废气过滤填料收集箱34和废气过滤箱31之间，还设置有废气过滤箱排放阀35，以控制废气过滤箱31向废气过滤填料收集箱34排放使用过的吸附材料。

在所述废气过滤原料罐32中装有吸附材料，所述废气过滤执行机构33能够将废气过滤原料罐32中的吸附材料排入到废气过滤箱31中。

在一个优选的实施方式中，所述废气过滤原料罐32置于废气过滤箱31上方，所述废气过滤执行机构33为带有阀门的管道，当需要将废气过滤箱31中填入吸附材料时，只需将废气过滤执行机构33中的阀门打开，废气过滤原料罐32内的吸附材料在重力的作用下落入废气过滤箱31中。

根据本发明，在所述废气排出管道311上还设置有第三放射性检测仪表312，用于检测经过废气过滤箱31处理后排放的废气中放射性物质的含量。

进一步地，所述第三放射性检测仪表312检测的值能够传送到废气过滤执行机构33，废气过滤执行机构33根据第三放射性检测仪表312检测的值对废气过滤箱31中吸附材料的更换进行控制。

具体的，当第三放射性检测仪表312检测的值高于废气排放预设值时，说明废气过滤箱31中吸附材料的吸附能力已接近饱和，不足以达到吸附要求，需要更换吸附材料，此时，废气过滤执行机构33控制废气过滤箱排放阀35开启，将废气过滤箱31中的吸附材料排至废气过滤填料收集箱34中，待废气过滤箱31排空后，控制废气过滤执行机构33中的阀门开启，使废气过滤原料罐32中的吸附材料填充到废气过滤箱31中，使得废气过滤箱31可以继续进行吸附作业。

根据国家标准，当废气排放值高于37Bq/L时，为高放废气排放，在本发明中，所述废气排放预设值优选为37Bq/L，使得废气过滤箱31排除的废气为低放废气。

更进一步地，在所述废气过滤箱31与水洗桶2连接的管道上还设置有废气过滤箱进气阀313，在对废气过滤箱31中吸附材料进行更换时，废气过滤执行机构33将废气过滤箱进气阀313关闭。

在一个优选的实施方式中，废气过滤执行机构33将废气过滤箱进气阀313关闭的同时，将水洗桶进气阀27同时关闭，避免水洗桶2内压力过大，出现使用隐患，提高装置安全性。

在一个优选的实施方式中，在所述废气过滤箱31底部还设置有电子称以称量废气过滤箱31的质量变化，并以此判定废气过滤箱31在更换吸附材料的过程中是否排空已使用过的吸附材料及新填充的吸附材料是否足够。

发明人发现，当废气过滤系统3中包含多个废气过滤箱31时，能够更高效、更安全的实现对核废气的处理，由于核废气的衰变周期较短，在本发明中，优选废气过滤系统3中包含2个废气过滤箱31，两个废气过滤箱31并联，每个废气过滤箱31上均连接有废气过滤原料罐32、废气过滤执行机构33和废气过滤填料收集箱34。

采用本发明所述的废气过滤系统3，实现了吸附材料的自动更换，具有连续处理能力，提高了废气的处理量，更加适用于核泄漏时的应急处理，此外，本装置相对于传统的废气过滤箱，无需在废气过滤箱上设置人工更换吸附材料的操作窗，降低了废气过滤箱密封难度，提高了装置的安全性。

在本发明中，所述吸附材料为能够吸附放射性污染物的材料，如活性炭、沸石、离子交换树脂等。

在一个优选的实施方式中，所述吸附材料为沸石和氧化石墨烯，其中沸石除吸附放射性物质外，还能起到干燥作用，提高废气的处理能力。

沸石和氧化石墨烯，可以吸附收集碘、氪、氙等放射性核素，相较于活性炭，吸附能力受废气温度、压力、湿度的影响小，并且沸石和氧化石墨烯燃点高，吸附后的再处理过程相较容易，再处理成本低；相较于离子交换树脂沸石和氧化石墨烯更换更为便捷，无需复杂的更换安装过程，能够实现在大量的废气产生时快捷迅速的完成废气过滤箱31中吸附材料的更换。

所述注废水系统4具有核废水入口41，如图7所示，用于连接核废水，核废水入口41与废水缓冲存储箱42相连，核废水入口41与废水缓冲存储箱42之间还具有第四放射性检测仪表46，如图1所示，用以检测核废水的放射性强度。

发明人发现，核泄漏时会产生大流量的废水，若直接对废水进行处理，废水流速过快，会导致处理效果欠佳，并且核泄漏产生的废水温度较高，不利于吸附处理，

在本发明中，采用废水缓冲存储箱42对核泄漏的废水进行缓冲并降低废水温度，

在一个优选的实施方式中，所述废水缓冲存储箱42具有较大的内部空间，在所述废水缓冲存储箱42中设置有废水热交换板421，如图8所示，废水热交换板421为中空板状结构，在废水热交换板421上设置有冷却水入口及冷却水出口，以冷却废水热交换板421，进而使得废水缓冲存储箱42中与废水热交换板421接触的废水能够快速冷却，如图8所示，进一步地，所述热交换板421具有多个，均匀排布在废水缓冲存储箱42中，并且具有多层。

在一个更优选的实施方式中，所述废水热交换板421表面具有多个凸起4211，如图9所示，所述凸起4211在Y轴方向上排成多列，所述凸起4211在X轴方向上排成多行，且相邻两行之间交替排布，使得热交换板421在垂直于X轴方向和垂直于Y轴方向的截面上都呈波浪状，如图10所示，进而使得废水热交换板421与废水的接触面积更大，

所述废水热交换板421可以为多个，以达到更好的冷却效果。

在本发明中，所述废水缓冲存储箱42还与水洗排水管23相连，使得水洗桶2内排出的水能够被直接处理。

根据本发明，所述注废水系统4还具有废水通道43，如图7所示，所述废水通道43连接废水缓冲存储箱42与废水过滤系统5，使得废水缓冲存储箱42中的废水能够进入到废水过滤系统5中。

在一个优选的实施方式中，所述废水通道43设置在废水缓冲存储箱42底部，使得废水缓冲存储箱42内的废水都能够排到废水过滤系统5中。

进一步地，所述废水通道43有两条，在两条废水通道43上都设置有废水通道阀门44，在其中一条废水通道43上还设置有水泵45。

两条废水通道43的设计，使得装置能够应对不同核泄漏压力，

当核泄漏压力较大，例如核泄漏初期，使用没有水泵45的废水通道43，作为废水缓冲存储箱42与废水过滤系统5的连接通道，此时，废水缓冲存储箱42内废水量较多，废水水位较高，核废水在压力作用下流入废水过滤系统5中；

当核泄漏压力较小，例如核泄漏末期，使用具有水泵45的废水通道43，作为废水缓冲存储箱42与废水过滤系统5的连接通道，此时，废水缓冲存储箱42内水位交底，核废水向废水过滤系统5流动的速度较慢或无法有效的向废水过滤系统5流动，需要开启水泵45，对废水进行抽取，从而有使得所产生的核废水能够及时快速的处理完毕。

在一个优选的实施方式中，所述废水通道阀门44为比例电磁阀，使得当核泄漏压力较大，废水缓冲存储箱42内废水水位较高时，可以控制废水通道阀门44的开启程度，进而控制进入废水过滤系统5的流量，避免进入单位时间内进入废水过滤系统5的废水过多，超过废水过滤系统5的处理能力。

在一个优选的实施方式中，所述废水通道43上还设置有第四放射性检测仪表46，以对废水中放射性物质含量进行检测。

所述废水过滤系统5，如图11所示，包括废水过滤箱51、废水过滤原料罐52、废水过滤执行机构53和废水过滤填料收集箱54。

所述废水过滤箱51为密闭结构，在废水过滤箱51中放置有吸附材料，在废水过滤箱51的底部与废水通道43相连，在废水过滤箱51的顶部，设置有废水排出管道511，使得废水能够从废水过滤箱51底部流入，经过吸附材料吸附废水中含有的放射性污染物后从废水排出管道511排出，

在核泄漏应急处理过程中会产生大量的废水，常规的废水过滤箱对放射性污染物的吸附量是有限的，根本无法完全吸附，设置太多的废水过滤箱又会占用大量的空间，并且造成物资的巨大浪费。

本申请通过废水过滤原料罐52、废水过滤执行机构53和废水过滤填料收集箱54来解决常规废水过滤箱的不足。

所述废水过滤填料收集箱54用于盛放吸附过放射性污染物的吸附材料，在废水过滤填料收集箱54和废水过滤箱51之间，还设置有废水过滤箱排放阀55，以控制废水过滤箱51向废水过滤填料收集箱54排放使用过的吸附材料。

在所述废水过滤原料罐52中装有吸附材料，所述废水过滤执行机构53能够将废水过滤原料罐52中的吸附材料排入到废水过滤箱51中。

在一个优选的实施方式中，所述废水过滤原料罐52置于废水过滤箱51上方，所述废水过滤执行机构53为带有阀门的管道，当需要将废水过滤箱51中填入吸附材料时，只需将废水过滤执行机构53中的阀门打开，废水过滤原料罐52内的吸附材料在重力的作用下落入废水过滤箱51中。

根据本发明，在所述废水排出管道511上还设置有第五放射性检测仪表512，用于检测经过废水过滤箱51处理后排放的废水中放射性物质的含量。

进一步地，所述第五放射性检测仪表512检测的值能够传送到废水过滤执行机构53，废水过滤执行机构53根据第五放射性检测仪表512检测的值对废水过滤箱31中吸附材料的更换进行控制。

具体的，当第五放射性检测仪表512检测的值高于废水排放预设值时，说明废水过滤箱51中吸附材料的吸附能力已接近饱和，不足以达到吸附要求，需要更换吸附材料，此时，废水过滤执行机构53控制废水过滤箱排放阀55开启，将废水过滤箱51中的吸附材料排至废水过滤填料收集箱54中，待废水过滤箱51排空后，控制废水过滤执行机构53中的阀门开启，使废水过滤原料罐52中的吸附材料填充到废水过滤箱51中，使得废水过滤箱51可以继续进行吸附作业。

根据本发明，所述废水排放预设值为900Bq/L，其低于国家放射性废液排放标准(1000Bq/L)，确保废水箱31排放的废水低于国家排放标准。

更进一步地，在对废水过滤箱51中的吸附材料更换时，废水过滤执行机构53将废水通道阀门44关闭。

在一个优选的实施方式中，在所述废水过滤箱51底部还设置有电子称以称量废水过滤箱51的质量变化，并以此判定废水过滤箱51在更换吸附材料的过程中是否排空已使用过的吸附材料以及判定新填充的吸附材料是否足够。

在废水过滤箱51更换吸附材料的过程中，废水过滤箱51中的废水必然会流入废水过滤填料收集箱54中，在废水过滤填料收集箱54底部，设置有过滤板，使得废水与吸附材料分离。

进一步地，在所述废水过滤填料收集箱54底部，设置有废水回流管道56和换料滤水收集箱57，如图1所示，使得废水过滤填料收集箱54中的废水能够回流到废水缓冲存储箱42，以便重新进行处理。

更进一步地，在所述废水回流管道55上还设置有回流水泵551和回流阀门552，以控制回流过程，并避免废水缓冲存储箱42中的废水倒灌至废水过滤填料收集箱54中，当换料滤水收集箱57中废水达到一定量时，回流水泵551和回流阀门552开启，将换料滤水收集箱57中的废水抽送至废水缓冲存储箱42中。

发明人发现，核废水的衰变周期较长，单独一个废水过滤箱51难以完全去除废水中的放射性物质，在本发明中，优选废水过滤系统5中包含四个废水过滤箱51，四个废水过滤箱51并联，每个废水过滤箱51上均连接有废水过滤原料罐52、废水过滤执行机构53和废水过滤填料收集箱54。

采用本发明所述的废水过滤系统5，实现了吸附材料的自动更换，具有连续处理能力，提高了废水的处理量，更加适用于核泄漏时的应急处理，此外，本装置相对于传统的废水过滤箱，无需在废水过滤箱上设置人工更换吸附材料的操作窗，降低了废水过滤箱密封难度，提高了装置的安全性。

在本发明中，废水过滤箱51中的吸附材料优选为多种吸附材料的组合，例如沸石、碳纳米管、氧化石墨烯和气凝胶的组合，多种吸附材料的组合，不仅可以增加吸附的放射性核素的种类，例如可吸附收集钴、铯、锆、锶等多种放射性核素，还能够增加可吸收的放射性物质的强度范围，例如从强度100rad～1000rad，提高废水处理能力。

本发明还提供了一种处理核泄漏污染物的应急方法，在核泄漏时能够同时对核废气和核废水进行应急处理，其中，核废气处理包括以下步骤：

步骤11、核泄漏事故发生后，泄漏废气通过管道经过热交换器13进入废气缓冲存储箱12；

步骤12、若泄漏气体压力较大，无气泵16的废气通道14在压力作用下开启，若泄漏气体压力较小，气体仅通过带有气泵16的废气通道14；

步骤13、废气进入水洗桶2，经水洗后，进入废气过滤箱31中，氙、氪等放射性核素被收集，经过处理后，排入大气；

步骤14、当第一放射性检测仪表18测量的温度与第二放射性检测仪表28测量的温度差大于50度，通过水洗执行机构26控制水洗排水阀24打开，水洗桶2内废水进入废水缓冲存储箱42，关闭水洗排水阀24，水洗执行机构26控制水洗原料罐25内的水注入水洗桶2；

步骤15、根据第二放射性检测仪表28和第三放射性检测仪表312测量值，如测量值超过预设值，则废气过滤执行机构33控制废气过滤箱排放阀35开启，使用过的吸附材料进入废气过滤填料收集箱34，废气过滤箱排放阀35关闭，废气过滤原料罐32内的吸附材料在废气过滤执行机构33的控制下进入废气过滤箱31；

所述废气排放预设值为37Bq/L。

核废水处理包括以下步骤：步骤21、核泄漏事故发生后，核废水通过核废水入口41进入废水缓冲存储箱42，

步骤22、若泄漏废水压力较大，废水仅流过无水泵45的废水通道43，若泄漏压力较小，带有水泵45的废水通道43开启；

步骤23、废水进入废水过滤系统3，进入废水过滤箱51中收集铯、锶、钴等系列核素，最终排出；

步骤24、根据第四放射性检测仪表46和第五放射性检测仪表512的测量值，如果测量值超过废水排放预设值，废水过滤执行机构53控制废水过滤箱排放阀55开启，使用过的吸附材料进入填料收集箱36，废水过滤箱排放阀55关闭，废水过滤执行机构53控制吸附材料从废水过滤原料罐52进入废水过滤箱51；

步骤25、废水过滤填料收集箱54中过滤出来的废水进入换料滤水收集箱57，经过回流水泵561，注入废水缓冲存储箱42；

所述废水排放预设值为900Bq/L。

在核泄漏前，还具有如下准备步骤：

步骤01、将吸附材料分别放置在废气过滤原料罐和废水过滤原料罐中；

步骤02、将核泄漏的排废气管道与排废水管道分别与装置核废气入口和核废水入口相连；

步骤03、将水洗原料罐中放入水。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上结合优选实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明。不过需要声明的是，这些具体实施方式仅是对本发明的阐述性解释，并不对本发明的保护范围构成任何限制。在不超出本发明精神和保护范围的情况下，可以对本发明技术内容及其实施方式进行各种改进、等价替换或修饰，这些均落入本发明的保护范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种处理核泄漏污染物的应急装置，其特征在于，

包括废气过滤系统(3)和废水过滤系统(5)。

2.根据权利要求1所述的处理核泄漏污染物的应急装置，其特征在于，

还包括注废气系统(1)、水洗桶(2)和注废水系统(4)。

3.根据权利要求2所述的处理核泄漏污染物的应急装置，其特征在于，

注废气系统(1)具有核废气入口(11)和废气缓冲存储箱(12)，在核废气入口(11)与废气缓冲存储箱(12)之间设置有第一放射性检测仪表(18)，以检测核废气的放射性强度，

水洗桶(2)中设置有冷却单元(22)，使得核废气在水洗桶(2)中被冷却，

所述废气过滤系统(3)包括废气过滤箱(31)、废气过滤原料罐(32)、废气过滤执行机构(33)和废气过滤填料收集箱(34)，

在所述水洗桶(2)与废气过滤系统(3)之间，还具有第二放射性检测仪表(28)，

在废气过滤箱(31)上，设置有废气排出管道(311)，以排出经过废气过滤箱(31)处理后的废气，在废气排出管道(311)上设置有第三放射性检测仪表(312)，所述注废水系统(4)包含废水缓冲储存箱(42)，

所述废水过滤系统(5)包括废水过滤箱(51)、废水过滤原料罐(52)、废水过滤执行机构(53)和废水过滤填料收集箱(54)，

在废水过滤箱(51)上，设置有废水排出管道(511)，以排出经过废水过滤箱(51)处理后的废水，在废水排出管道(511)上设置有第五放射性检测仪表(512)。

4.根据权利要求3所述的处理核泄漏污染物的应急装置，其特征在于，

废气过滤箱(31)能够通过废气过滤执行机构(33)将使用过的吸附材料排放到废气过滤填料收集箱(34)中，废气过滤原料罐(32)中的吸附材料能够排入到废气过滤箱(31)中，

废水过滤箱(51)能够通过废水过滤执行机构(53)将使用过的吸附材料排放到废水过滤填料收集箱(54)中，废水过滤原料罐(52)中的吸附材料能够排入到废水过滤箱(51)中，

所述第三放射性检测仪表(312)检测的值能够传送到废气过滤执行机构(33)，废气过滤执行机构(33)根据第三放射性检测仪表(312)检测的值对废气过滤箱(31)中吸附材料的更换进行控制，

所述第五放射性检测仪表(512)检测的值能够传送到废水过滤执行机构(53)，废水过滤执行机构(53)根据第五放射性检测仪表(512)检测的值对废水过滤箱(31)中吸附材料的更换进行控制。

5.根据权利要求3所述的处理核泄漏污染物的应急装置，其特征在于，

在所述核废气入口(11)和废气缓冲存储箱(12)之间，设置有热交换器(13)，使得核废气在进入装置时被冷却，

注废气系统(1)通过废气通道(14)与水洗桶(2)相连，所述废气通道(14)有两条，在两条废气通道(14)上都设置有废气通道阀门(15)，在其中一条废气通道(14)上设置有气泵(16)，

所述冷却单元(22)包括多个管道层(221)，所述管道层(221)具有管道层进水管(222)、管道层出水管(223)和交换管道(224)，交换管道(224)具有多根，设置在水洗桶(2)内，多根交换管道(224)连通管道层进水管(222)和管道层出水管(223)，

在水洗桶(2)的下端，设置有水洗排水管(23)，在水洗桶(2)的顶端，设置有水洗原料罐(25)和水洗执行机构(26)，使得水洗桶(2)中的水能够更换，

在废气过滤箱(31)中放置有吸附材料，使得废气过滤箱(31)能够吸附核废气中的放射性物质，

在所述废水缓冲存储箱(42)中设置有废水热交换板(421)，使得核废水通过其被降温，

废水缓冲存储箱(42)通过废水通道(43)与废水过滤系统(5)相连，所述废水通道(43)有两条，在两条废水通道(43)上都设置有废水通道阀门(44)，在其中一条废水通道(43)上还设置有水泵(45)，

所述废水通道(43)上还设置有第四放射性检测仪表(46)。

6.根据权利要求1所述的处理核泄漏污染物的应急装置，其特征在于，

在所述水洗桶(2)底部设置有搅拌装置，或在水洗桶(2)内侧底部设置有蛇形排放管道(21)，使得核废气能够与水充分接触，

所述废水热交换板(421)表面具有凸起(4211)，所述凸起4211在Y轴方向上排成多列，所述凸起4211在X轴方向上排成多行，且相邻两行之间交替排布，使得热交换板421在垂直于X轴方向和垂直于Y轴方向的截面上都呈波浪状，进而使得废水热交换板(421)与核废水的接触面积更大。

7.根据权利要求1所述的处理核泄漏污染物的应急装置，其特征在于，

所述吸附材料为能够吸附放射性污染物的材料，优选为沸石、碳纳米管、氧化石墨烯和气凝胶其中的一种或多种的组合。

8.根据权利要求1处理核泄漏污染物的应急装置，其特征在于，

在所述废水过滤填料收集箱(54)底部，设置有废水回流管道(56)和换料滤水收集箱(57)，使得废水过滤填料收集箱(54)中的废水能够回流到废水缓冲存储箱(42)。

9.一种处理核泄漏污染物的应急方法，其特征在于，在核泄漏时能够同时对核废气和核废水进行应急处理，其中，核废气处理包括以下步骤：

步骤11、核泄漏事故发生后，泄漏废气通过管道经过热交换器(13)进入废气缓冲存储箱(12)；

步骤12、若泄漏气体压力较大，无气泵(16)的废气通道(14)在压力作用下开启，若泄漏气体压力较小，气体仅通过带有气泵(16)的废气通道(14)；

步骤13、废气进入水洗桶(2)，经水洗后，进入废气过滤箱(31)中，氙、氪等放射性核素被收集，经过处理后的废弃排入大气；

步骤14、根据第一放射性检测仪表(18)和第二放射性检测仪表(28)的测量值，如测量值超过预设值，则通过水洗执行机构(26)控制水洗排水阀(24)打开，水洗桶(2)内废水进入废水缓冲存储箱(42)，关闭水洗排水阀(24)，水洗执行机构(26)控制水洗原料罐(25)内的水注入水洗桶(2)；

步骤15、根据第二放射性检测仪表(28)和第三放射性检测仪表(312)测量值，如测量值超过预设值，则废气过滤执行机构(33)控制废气过滤箱排放阀(35)开启，使用过的吸附材料进入废气过滤填料收集箱(34)，废气过滤箱排放阀(35)关闭，废气过滤原料罐(32)内的吸附材料在废气过滤执行机构(33)的控制下进入废气过滤箱(31)；

核废水处理包括以下步骤：

步骤21、核泄漏事故发生后，核废水通过核废水入口(41)进入废水缓冲存储箱(42)，

步骤22、若泄漏废水压力较大，废水仅流过无水泵(45)的废水通道(43)，若泄漏压力较小，带有水泵(45)的废水通道(43)开启；

步骤23、废水进入废水过滤系统(3)，进入废水过滤箱(51)中收集铯、锶、钴等系列核素，最终排出；

步骤24、根据第四放射性检测仪表(46)和第五放射性检测仪表(512)的测量值，如果测量值超过预设值，废水过滤执行机构(53)控制废水过滤箱排放阀(55)开启，使用过的吸附材料进入填料收集箱(36)，废水过滤箱排放阀(55)关闭，废水过滤执行机构(53)控制吸附材料从废水过滤原料罐(52)进入废水过滤箱(51)；

步骤25、废水过滤填料收集箱(54)中过滤出来的废水进入换料滤水收集箱(57)，经过回流水泵(561)，注入废水缓冲存储箱(42)。

10.根据权利要求9所述的处理核泄漏污染物的应急方法，其特征在于，在核泄漏前，还具有如下准备步骤：

步骤01、将吸附材料分别放置在废气过滤原料罐和废水过滤原料罐中；

步骤02、将核泄漏的排废气管道与排废水管道分别与装置核废气入口和核废水入口相连；

步骤03、将水洗原料罐中放入水。

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